Hvordan øgede oversvømmelser på grund af klimaændringer påvirker vandveje i hele USA

Der er en tendens i det moderne Amerika til at tænke på oversvømmelser som intet andet end farligt, en trussel mod hjemmet, gårde, veje, og broer. Men oversvømmelser – når vandet i en flod stiger op over bredderne og oversvømmer det nærliggende land – er et naturligt fænomen, der gavner dyrelivets levesteder og har været afgørende for menneskelige civilisationer lige siden de første var afhængige af oversvømmelsen af ​​Tigris, Eufrat, og Nilen for at vande deres afgrøder.

Durelle Scott, en lektor i Biological Systems Engineering, tilknyttet Global Change Center ved Virginia Tech, er hovedforfatter på et papir, der for nylig er offentliggjort i det akademiske tidsskrift Naturkommunikation der undersøger oversvømmelser i det kontinentale USA i næsten hidtil usete detaljer. Scott og hans medforfattere kiggede på, hvad Scott kalder "hverdagslige" oversvømmelser i vandløb og floder af alle størrelser, ved hjælp af data fra 5, 800 oversvømmelsesovervågningsstationer, der drives af United States Geological Survey. Med målinger, der typisk tages hvert 15. minut eller hvert 30. minut, det udgjorde mere end 2 milliarder individuelle målinger. For hver station, holdet præsterede 1, 000 erkendelser af oversvømmelsestærskler for at fange usikkerhed, anvendelse af statistiske teknikker på en stor computerserver.

"Det store billede er, at oversvømmelser over hele verden stiger med klimaændringer, men ikke alle oversvømmelser er dårlige og katastrofale, " sagde Scott, som er på både Landbrugs- og Biovidenskabshøjskolen og Ingeniørhøjskolen. "Vi ønskede at lave en analyse, hvor vi fangede variationen i årlige oversvømmelser, der forekommer inden for små vandløb til større floder."

De fleste oversvømmelsesundersøgelser er fokuseret på enkelte vandløbsoplande eller geografiske regioner, han sagde. Ved at studere hele de nederste 48 stater, Scott og hans team kan undersøge oversvømmelser i både store og små floder og konkludere, at hele nationen bedre kunne klare sine flodsletter.

Blandt papirets resultater:mindre vandløb oversvømmes oftere end større, men i kortere varighed. Den hyppigere oversvømmelse betyder, at mindre vandløb fungerer som en kanal mellem landskabet og det tilstødende vandløb.

Det er en blandet velsignelse:"Levering af næringsstoffer og sediment til flodslettemiljøer er delvist grunden til, at du har meget rig jord og landbrug etableret langs flodsystemer, " sagde Scott. Men bevægelsen af ​​næringsstoffer og sediment går begge veje, og når den bevæger sig fra flodslettet ind i floden, det kan være skadeligt for vandbrugere nedstrøms.

"Når overskydende næringsstoffer kommer ind i en å eller en flod og leveres nedstrøms, du ender med algeopblomstring og lignende, og det har konsekvenser, uanset om det er relateret til menneskers sundhed eller skadeligt for kommercielt eller rekreativt fiskeri, " sagde Scott.

Et af Scotts resultater er, at udvekslingen af ​​sediment og næringsstoffer mellem floder og flodsletter ikke kun afhænger af niveauet af oversvømmelser, men hvor længe en oversvømmelseshændelse varer.

"Hvis du har meget korte oversvømmelser, du vil ende med at få mere nettolevering fra flodsletten til en flod end fjernelse af et specifikt næringsstof eller sediment, " sagde Scott. "Det var unikt i vores undersøgelse. Vi var i stand til at kvantificere omtrent, hvor længe vandet var på disse flodsletter og fandt for små vandløb, at oversvømmelsen normalt er meget mindre end en dag, så der er normalt ikke mulighed for fjernelse af næringsstoffer."

Dette har konsekvenser for genopretning af vådområder beregnet til fordele for vandkvaliteten. Der er blevet brugt mange penge og kræfter i de seneste årtier på at bringe floder og flodsletter tilbage til noget, der ligner deres naturlige tilstand. Denne type restaurering, Scott sagde, skal gå ud over blot at forbinde et vandløb med en flodslette igen, ved at fjerne kanaler eller afgifter, der engang indeholdt åen. Hvis vandet kun topper vandløbsbredderne under høje vandløb, oversvømmelse vil være kort og kraftig, som kunne sende mere skadeligt materiale nedstrøms. I stedet, restaurering i mellemstore floder kan forårsage mere gradvise oversvømmelser, at opnå, hvad Scott kaldte "balancen mellem optimal oversvømmelsestid og næringsstofforsyning til fordel for vandkvaliteten."

Scotts forskning kunne også have lektioner for, hvordan vi styrer floder for at forhindre katastrofale oversvømmelser. Alvorlige oversvømmelser er bestemt noget, der skal forhindres, men vi overbeskytter os måske mod moderate oversvømmelser for at muliggøre byggeri på lavtliggende flodsletter.

"Vi har lagt en masse afgifter ind for at reducere skader på infrastrukturen, " sagde Scott. "Den bagside er, hvis du lægger en afgift op i en by, og en by nedstrøms ikke har så stor en afgift, du gør det værre for downstream-samfundet. Med hyppigere oversvømmelser i horisonten, fremtidig vandforvaltning er nødt til at balancere økonomisk udvikling inden for oversvømmelsestruede områder i forhold til de samfundsmæssige omkostninger ved genopbygning efter oversvømmelser."